Conversores CA-CC multiníveis do tipo boost com elevado fator de potência e operação em condução descontínua: estudo de topologias monofásicas, trifásicas, não isolados e isoladas

• Autor(a) principal: Granza, Marcelo Henrique
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
• Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/5045
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::SISTEMAS ELETRICOS DE POTENCIA::CONVERSAO E RETIFICACAO DA ENERGIA ELETRICA; Retificadores de corrente elétrica; Transformadores elétricos; Topologia; Redes elétricas; Circuitos elétricos; Conversores de corrente elétrica; Inversores elétricos; Electric current rectifiers; Electric transformers; Topology; Electric networks; Electric circuits; Electric current converters; Electric inverters; Engenharia Elétrica

O presente trabalho tem como objetivo o estudo e desenvolvimento de novas topologias baseadas no conversor boost intercalado operando no modo de condução descontínuo. Inicialmente são propostos dois novos retificadores não isolados sendo um com entrada monofásica e outro com entrada trifásica. O principal diferencial das duas novas topologias são a configuração de três níveis, reduzindo os esforços de tensão nos semicondutores. Ainda como características destaca-se a baixa ondulação da corrente de entrada e o alto fator da potência sem a necessidade de malhas de controle de corrente, uma vez que operam no modo de condução descontínuo. A forma da corrente de entrada opera como seguidora da tensão de entrada. Estes retificadores são soluções interessantes para baixas potências, frente a sua facilidade de implementação e custo reduzido. Os dois novos retificadores ainda podem ser integrados as principais células multiníveis como NPC, capacitor flutuante e associação série de conversores. Dentro da literatura, apenas trabalhos que realizaram a integração de retificadores intercalados com a célula NPC foram encontradas, assim doze novas topologias são propostas através da integração dos retificadores propostos com as células multiníveis baseadas na associação série de conversores em meia ponte, ponte completa e forward. Para as topologias em ponte completa e forward, por possuírem dois braços de comutação destaca-se a possibilidade da utilização de retificadores duplo na entrada, dividindo, além dos esforços de tensão pela configuração de três níveis, a divisão de corrente e redução dos esforços de condução. Dentro do trabalho realizou-se a análise dos retificadores não isolados, onde os principais resultados de simulação são apresentados. Um protótipo foi desenvolvido para a obtenção dos resultados experimentais. Para os retificadores integrados, em função da quantidade de topologias propostas, apenas as estruturas baseadas na associação série dos conversores meia ponte e ponte completa foram desenvolvidas, totalizando seis topologias. Entre as seis topologias integradas, a fim de não tornar o texto extenso, apenas os resultados experimentais de três são apresentados. Outro ponto de contribuição do trabalho, são as possibilidades de operação dos conversores com três diferentes modulações, sendo elas modulação PWM multifase convencional, modulação PWM assimétrica e modulação em frequência. Para a modulação PWM assimétrica podem ocorrer assimetrias de tensão nos capacitores, onde são propostas duas técnicas de equilíbrio para tal modulação.